ΧΑΛΥΒΕΣ ΟΠΛΙΣΜΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟ
Διερεύνηση Αξιοπιστίας Συγκολλήσεων με Παράθεση
Κ. Μηγιάκης, Μεταλλουργός Μηχανικός Ε.Μ.Π.
I. Νικολάου, Δρ. Μεταλλουργός Μηχανικός Ε.Μ.Π., ΧΑΛΥΒΟΥΡΓΙΚΗ Α.Ε.
Γ. Δ. Παπαδημητρίου, Καθηγητής, Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας, Σχολή Μηχανικών Μετ./Μεταλλουργών Ε.Μ.Π.
Σ. Μουγιάκος, Εργαστήριο Μετάλλων, ΚΕΔΕ, Υ.ΠΕ.ΧΩ.ΔΕ
Λέξεις κλειδιά: συγκόλληση, επικάλυψη, παράθεση, Tempcore
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Πραγματοποιήθηκε εκτενής πειραματική μελέτη που περιλαμβάνει συγκολλήσεις με επικάλυψη σε ράβδους οπλισμού διαμέτρου 8, 14 και 20mm και συγκόλληση με δύο τεχνικές συγκόλλησης (SMAW, GMAW). Ο σχεδιασμός και εκτέλεση των συγκολλήσεων πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τον Κ.Τ.Χ. 2000. Πραγματοποιήθηκε μια σειρά εφελκυσμών σε ασυγκόλλητες και συγκολλημένες ράβδους οπλισμού με παράθεση (επικάλυψη) με την βοήθεια των οποίων καθορίσθηκαν οι μέσοι όροι και τυπικές αποκλίσεις τόσο των χαρακτηριστικών αντοχής αλλά και ολκιμότητας. Με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα διενεργήθηκαν στατιστικοί έλεγχοι για να απαντηθούν δυο βασικά ζητήματα. Πρώτο, κατά πόσο οι τιμές των μηχανικών χαρακτηριστικών κατανέμονται κανονικά και δεύτερο αν οι διαφορές που παρατηρούνται μεταξύ των μεγεθών είναι στατιστικά σημαντικές ή όχι σύμφωνα με ανάλυση ANOVA.
1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Οι χάλυβες οπλισμού σκυροδέματος που χρησιμοποιούνται σήμερα στην Ευρώπη αλλά και στην Ελλάδα, είναι χάλυβες συγκολλήσιμοι, υψηλής αντοχής και ολκιμότητας και παράγονται κυρίως με την μέθοδο Tempcore (συγκεκριμένη θερμομηχανική κατεργασία). Σύμφωνα με τα ισχύοντα πρότυπα και κανονισμούς προβλέπεται η συγκόλληση των χαλύβων οπλισμού η οποία πραγματοποιείται κυρίως με συγκόλληση ηλεκτρικού τόξου (ηλεκτροσυγκόλληση). Ανάλογα με την σχετική θέση των ράβδων διακρίνονται δύο βασικοί τύποι σύνδεσης: α) άκρο με άκρο (μετωπική) και β) με παράθεση (επικάλυψη) των ράβδων. Οι συγκολλήσεις με παράθεση είναι περισσότερο εύχρηστες σε σχέση με τις μετωπικές και αφετέρου αποτελούν συχνά την μόνη δυνατή επιλογή μιας και σε μικρές διαμέτρους ράβδων (διάμετρο μικρότερη από 20mm) η μετωπική συγκόλληση είναι πρακτικά αδύνατη. Η εκτέλεση τους εξ' άλλου δεν απαιτεί ιδιαίτερες ικανότητες εκ μέρους του συγκολλητή.
Σύμφωνα με τον Κ.Τ.Χ. 2000, η συγκόλληση με παράθεση πρέπει να εκτελείται μονόπλευρα με δύο ραφές μήκους 5d (όπου d η διάμετρος της ράβδου οπλισμού) αφήνοντας ένα διάκενο περίπου 2cm μεταξύ των δύο ραφών (Σχήμα 1). Εκτεταμένη πειραματική διερεύνηση έχει αποδείξει ότι όταν οι συγκολλήσεις εκτελούνται σύμφωνα με τα παραπάνω προσφέρουν ιδιαίτερα αξιόπιστα αποτελέσματα και χαρακτηρίζονται από μηχανικά χαρακτηριστικά που καλύπτουν τις απαιτήσεις σχεδιασμού των κατασκευών (Νικολάου Ι. 2004).
Ο έλεγχος των μηχανικών χαρακτηριστικών των συγκολλήσεων με επικάλυψη πραγματοποιείται με την διενέργεια δοκιμής εφελκυσμού. Σύμφωνα με το prEN 17660 (2002), η εφελκυστική αντοχή της συγκόλλησης πρέπει να είναι τουλάχιστον ίση με την χαρακτηριστική τιμή αντοχής των χαλύβων οπλισμού που έχουν συγκολληθεί, ενώ σύμφωνα με το παλιότερο εθνικό πρότυπο ΕΛΟΤ 971 (1994) η εφελκυστική αντοχή πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το 90% της αρχικής αντοχής (όριο θραύσης) των χαλύβων. Αποτελεί κοινή διαπίστωση από τους σχετικούς ισχύοντες κανονισμούς (DIN 488: 1984, CEN 247/BS 7123: 1989, prEN17660: 2002, ΕΛΟΤ 1421: 2005, ANSI/AWS D1.4: 1992, W186-M1990: 1998) ότι η μόνη απαίτηση που αφορά στη δοκιμή εφελκυσμού σχετίζεται με την εφελκυστική αντοχή των συγκολλήσεων ενώ δεν γίνεται καμία αναφορά στην ολκιμότητα των συνδέσεων ή και στο όριο διαρροής, παράγοντες που καθορίζουν την ικανότητα πλαστικής παραμόρφωσης των συγκολλημένων ράβδων.